JP2001511337A - 信号変調方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、送信されるべき信号を変調する方法及び装置に係る。この装置は、エンコーダ(104)及び周波数変調器(120)を備えている。狭い周波数帯域において柔軟なやり方で高いレートの送信を行えるようにするために、エンコーダ(104)は差動エンコーダであり、そしてこの装置は、１より大きい正の整数をｍとすれば、周波数変調器(120)の前に、送信されるべき信号に式π／(２ｍ)で表わされる係数を乗算するための手段(110)を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 信号変調方法及び装置発明の分野 本発明は、連続位相変調を使用し、送信されるべき信号をエンコード及び周波 数変調することより成る信号変調方法に係る。先行技術の説明 送信経路に使用される変調方法は、新たなデータ送信システムが開発されたと きに重要なパラメータとなる。送信経路にはロスが生じると共に送信経路の容量 があるために、送信されるべきデータ記号は、、そのまま送信経路を経て送信す ることができず、良好な送信経路容量及び送信の質を得るために適当な方法を用 いて記号を変調しなければならない。 送信に必要な帯域巾は、特に無線システムでは重要なファクタである。その目 的は、狭い帯域巾を使用することにより最大送信容量を得ることである。一方、 できるだけ簡単で且つ効果的な送信器及び受信器を提供することも目的である。 無線システムでは、Ｃクラス増幅器の解決策を使用できるので、一定の包絡線を 有する変調方法を使用することが一般的な目的である。Ｃクラス増幅器は、構造 が簡単で、効率的であるという効果がある。これは、特にターミナルの消費電力 について言えることである。 一定包絡線を有する多数の公知変調方法があり、最小シフトキーイングＭＳＫ 、ガウス最小シフトキーイングＧＭＳＫ、テイムド周波数変調ＴＦＭ及び連続位 相変調ＣＰＭが含まれる。ＧＭＳＫ方法は、ＧＳＭセルラー無線システムに使用 される。これは、狭い周波数スペクトル及び高い性能を有するが、データ送信レ ートはあまり高くない。コード化ＣＰＭ方法は、通常、狭い周波数スペクトル及 び高い性能を有し、高いデータレートを可能にする。しかしながら、必要とされ る装置の構造が複雑になるために、これらの方法は、公知のシステムでは使用さ れていない。発明の要旨 本発明の目的は、複雑な装置を必要とせずに狭い周波数帯域で高いデータレー トの送信を可能にする方法、及びこの方法を実施する装置を提供することである 。 これは、冒頭で述べた形式の方法において、行なわれるエンコード動作が差動エ ンコードであり、そして１より大きい正の整数をｍとすれば、周波数変調の前に 送信されるべき信号に式π／(２ｍ)で表わされる係数が乗算されることを特徴と する方法により達成される。 又、本発明は、送信されるべき信号を変調する装置であって、エンコーダ及び 周波数変調器を備えた装置にも係る。本発明の装置は、エンコーダが差動エンコ ーダであり、そして１より大きい正の整数をｍとすれば、周波数変調器の前に、 送信されるべき信号に式π／(２ｍ)で表わされる係数を乗算するための手段を備 えたことを特徴とする。 本発明の好ましい実施形態は、独立請求項に記載する。 本発明の方法及び装置は、多数の効果を発揮する。単位円における実現可能な 状態の数は、選択された係数を使用することにより最小にすることができ、従っ て、複雑さの低減された受信器が形成される。一方、本発明の方法で得られるビ ットエラー比（エラーを許容するシステムの能力を表す）は、ＧＭＳＫより高い が、送信帯域が不変に保たれる場合には、得られるデータレートは実質的により 高くなる。その結果、本発明の方法は、同じ周波数帯域を使用して、より多くの データを送信することができる。コード化ＣＰＭ方法と比較して、必要とされる 装置、特に受信器は、実質的に実施が容易になる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、本発明の装置の第１実施形態を示すブロック図である。 図２は、本発明の装置の第２実施形態を示すブロック図である。 図３は、本発明の装置の第３実施形態を示すブロック図である。 図４は、本発明の変調方法の実現可能な状態を例示する図である。 図５は、本発明の変調方法の実現可能な位相軌跡を例示する図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明装置の効果的な構造の例を、図１のブロック図によって先ず説明する。 この図は、本発明にとって重要な無線システムのターミナル構造を表わす。当然 、実施されるべき装置は、これを機能させるために、当業者に明らかなように、 図 １に示す以外の要素も含んでいなければならない。しかしながら、明瞭化のため に、それらは、図示も説明もしない。 この装置は、送信されるべきデジタル信号１０２を発生するデータソース１０ ０を備えている。このデータソースは、例えば、スピーチエンコーダに接続され るべきマイクロホンでよい。この場合に、送信されるべき信号は、デジタル形態 のスピーチを含む。他のデータソースとして、例えば、コンピュータ又はモデム が含まれる。ここでは、送信されるべき信号は、データ記号ｄ_i＝［０，１］よ り成ると仮定する。更に、データ記号の長さをＴとすれば、記号レートは１／Ｔ であると仮定する。本発明の装置においては、信号１０２が先ず差動エンコーダ １０４へ送られ、これは、各データ記号ｄ_i＝［０，１］を差動エンコードする 。従って、差動エンコーダの出力は、次ぎの記号を含む。 態である。このようにして得られた値は、更に、記号［−１，１］が記号［０， １］を表すような変換を実行するコンバータ手段１０６へ送られる。換言すれば 、コンバータ手段の出力は、値α_i＝１−２ｄ_iを含み、但し、α∈｛−１，１｝ である。 本発明の好ましい実施形態では、このようにして得られた記号は、所望のスペ クトルパターンに基づいて信号をフィルタするフィルタ１０８に送られる。ガウ ス分布に従う伝達関数は、好ましくは、フィルタの伝達関数として選択すること ができる。この場合に、伝達関数は、次ぎの式で定めることができる。 は次のように定められる。 ガウス分布を使用するときには、関数ｈ(ｔ)を次のように選択することができる 。 ここで、Ｂは、インパルス応答ｈ(ｔ)をもつフィルタの３ｄＢ帯域巾を意味し、 従って、Ｔは、データ記号の長さである。 このようにして得られた信号は、更に、乗算器１１０へ送られて、式π／(２ ｍ)の係数ｈで乗算され、ｍは１より大きな正の整数である。このようにして得 られた信号は、更に、例えば電圧制御発振器又は数値制御発振器を用いて公知の 周波数変調を実行する周波数復調器１２０へ送られる。変調された信号の位相は 、次の式で表わされる。 従って、ｈは、式π／(２ｍ)、ｍ＝２、３、４…である。時間基準ｔ’は、送信 されるべきデータのスタートである。 変調された信号は、更に、公知技術に基づいて実施できる高周波部分１２２へ 送られる。本発明の効果は、例えば、ＧＳＭシステムの高周波部分を高周波部分 として使用できることであるが、本発明の変調方法が使用されそしてｍが値２で あるときには、データレートＴをＧＳＭシステムに比して２倍にできることであ る。変調されたＲＦ信号は、次の式で表わすことができる。 但し、Ｅ_cは変調器号のエネルギーであり、ｆ₀は中心周波数であり、そしてψ₀ は１つのバーストの周期中一定であるランダム位相である。高周波部分には、Ｃ クラス増幅器を使用することができ、これは、携帯用ターミナルに関する限り特 に著しく効果的である。 信号は、高周波部分からアンテナ１２４へ送られる。 フィルタ１０８の伝達関数として、累乗コサイン型関数、例えば、ルート累乗 コサインＲＲＣを好都合に選択することができる。 図２は、本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態では、エンコーダの後 にフィルタが存在しない。その他の点では、この解決策は、上記解決策と同様で ある。 図３は、本発明の第３の別の実施形態を示す。この実施形態では、図１の電圧 制御発振器が、積分器３００及び位相変調器３０２に置き換えられており、個々 から信号が高周波部分へ更に送られる。他の点については、この解決策は、図１ について述べたものと同様である。 図４は、ｍ＝２のときに本発明の変調方法の実現可能な状態を例示する図であ る。この状態図の遷移は単位円を形成する。というのは、一定振幅の変調方法が 問題であり、遷移の原点及び終点が単位円上のドットで指示されるからである。 ドットは、選択されたｈに基づきπ／４の位相差で互いに離れている。 図５は、ｍ＝２のときに本発明の変調方法の実現可能な位相軌跡を例示する図 である。当然、位相軌跡は、送信されるべき記号に依存し、その一例が示されて いる。従って、各記号の間に、位相は、その記号に基づいて各方向にπ／４変化 する。図中、実線は、図２の装置により発生される位相軌跡を示し、この軌跡に はフィルタ作用は存在しない。この場合、位相変化は先鋭であり、従って、周波 数スペクトルは広くなる。点線は、図１の装置により発生される位相軌跡を示し 、この位相軌跡において、フィルタ作用があるために位相変化は先鋭ではない。 この場合、周波数スペクトルは狭くなる。 例えば、位相変化が各々の方向にπ／２であるＭＳＫと比較して、本発明の方 法は、位相差が小さいので、送信経路に生じるエラーに敏感である。しかしなが ら、本発明の方法の重要な効果は、周波数変化が小さいので、同じデータレート の送信中に必要な周波数帯域が狭くなることである。従って、周波数帯域が不変 に保たれる場合には、データレートを高めることができる。 添付図面の例を参照して、本発明を以上に詳細に説明したが、本発明はこれに 限定されるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の考え方の範囲内で種々 の変更がなされ得ることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．連続位相変調を使用し、送信されるべき信号をエンコード及び周波数変調す ることより成る信号変調方法において、行なわれるエンコード動作が差動エン コードであり、そして１より大きい正の整数をｍとすれば、周波数変調の前に 、送信されるべき信号に式π／(２ｍ)で表わされる係数が乗算されることを特 徴とする方法。 ２．エンコードの後に、送信されるべき信号がフィルタされる請求項１に記載の 方法。 ３．電圧制御発振器を用いて周波数変調が行なわれる請求項１に記載の方法。 ４．積分器及び位相変調器を用いて周波数変調が行なわれる請求項１に記載の方 法。 ５．フィルタの伝達関数は、ガウス分布に従う請求項２に記載の方法。 ６．フィルタの伝達関数は、累乗コサイン型関数である請求項２に記載の方法。 ７．エンコードされた記号は、０又は１の形態であり、そしてエンコードされた 記号に対し、記号１及び−１が記号０及び１を表わすような変換が行なわれる 請求項１に記載の方法。 ８．送信されるべき信号を変調する装置であって、エンコーダ(104)及び周波数 変調器(120)を備えた装置において、エンコーダ(104)が差動エンコーダであり 、そして１より大きい正の整数をｍとすれば、周波数変調器(120)の前に、送 信されるべき信号に式π／(２ｍ)で表わされる係数を乗算するための手段(110 )を備えたことを特徴とする装置。 ９．上記エンコーダの出力に作動的に接続されたフィルタ(108)を備えた請求項 ８に記載の装置。 10．電圧制御発振器を使用する周波数変調器(120)を備えた請求項８に記載の装 置。 11．積分器(300)及び位相変調器(302)を使用する周波数変調器(120)を備えた請 求項８に記載の装置。